黑龙江工程学院土工工程系教案 《桥梁工程》 第三篇 第二章 1
第二章 拱桥的构造及设计
授课时间：2006年11月8日 授课地点：试验楼试验三
教学内容：1、主拱的构造与尺寸拟定
2、拱上建筑构造 3、其它细部构造
4、拱桥的设计
重点：拱桥的设计 思考题及习题：
系部主任： 教研室主任： 任课教师：盛可鉴 抽查情况： 抽查情况： 任课班级：B03级
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第一节 上承式拱桥的构造与设计
一、主拱的构造与尺寸拟定
（一）普通型上承式拱桥
根据主拱（圈）截面型式不同可分为板拱、板肋拱、肋拱、双曲拱和箱形拱等。 1．板拱
石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱。 1）石板拱
石料主要有料石、块石和砖石。
拱石进行编号，以便加工，目前大多采用等截面拱桥。 石质均匀，不易风化和无裂纹。石料强度等级不得低于C30 拱圈砌筑应满足下列构造要求 a错缝
受压面的砌缝应与拱轴线垂直。 b限制砌缝宽度
因砂浆强度比拱石低得多，缝太宽必将影响砌体强度和整体性。 c设五角石
拱圈与墩台以及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩连接处，应采用特别的五角石。
小跨径等截面石板拱的拱圈厚度可按下式估算： h?10?k3l010
式中 h—拱圈厚度（mm） l0—拱圈净跨径（mm）
?—系数，一般4.5～6.0，取值随矢跨比的减小而增大；
k —荷载系数，与汽车荷载等级有关。 2）混凝土板拱 a素混凝土板拱 b钢筋混凝土板拱 2．肋拱
肋拱桥是由两条或多条分离的拱肋、横系梁、立柱和由横梁支承的行车道部分组成。
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拱肋是主要承重结构，可由混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土、劲性骨架混凝土做成。
拱肋的数目、间距、截面型式：桥梁宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构等方面综合考虑决定。为了简化构造，吊装能力满足的情况下，宜采用少肋型式。
3．箱形拱
主拱圈截面由多室箱构成的拱称为箱形拱。 箱形拱的主要特点是：
（1）截面挖空率大，减轻重量；
（2）中性轴居中，抵抗正负弯矩能力相等，适应主拱圈各截面正负弯矩变化需要；
（3）闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀； （4）单条箱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装； 箱形拱的拱圈，可以由一个闭合箱（单室箱）或由几个闭合箱（多室箱）组成，每一个闭合箱又由箱壁（侧板）、顶板（盖板）、底板及横隔板组成
拟定截面尺寸：拱圈的高度、宽度、箱肋的宽度以及顶底板及腹板尺寸。 初拟拱圈的高度： 跨径的1/55～1/75 或：h?l0100??
（5）制作要求较高，吊装设备较多，主要用于大跨径拱桥。
式中 h—拱圈高度（m）； l0—净跨径（m）；
?—箱形拱为0.6～0.7，箱肋拱为0.8～1.0；
4．双曲拱桥
双曲拱桥主拱圈通常由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成， “化整为零”的方法按先后顺序进行施工， “集零为整”的组合式整体结构承重。 （二）整体型上承式拱桥 1．桁架拱桥 又称拱形桁架桥，
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桁架拱由钢筋混凝土或预应力混凝土桁架拱片、横向联系和桥面系组成。 （1）是一种具有水平推力的拱形桁架结构，外形轻巧美观，在结构上兼有桁架和拱的特点，
（2）各部件截面尺寸较小，重力较轻，节省材料，对墩台的垂直压力和水平推力也相应减小
（3）结构的整体性能好，装配化程度高，施工程序少。 （1）桁架拱片
上弦杆和实腹段上缘构成桁架拱片的上边缘，与桥面纵向平行，上弦杆的轴线平行于桁架拱片的上边缘。
下弦杆的轴线可采用圆弧线、二次抛物线或悬链线。
腹杆包括斜杆和竖杆：分为竖杆式、斜拉杆、斜压杆、三角形四种 （2）横向联系
横系梁、横隔板和剪力撑
横系梁设在上、下弦杆的结点处和实腹段（间距3～5m）；
横隔板设在实腹段与桁架部分的交界处和跨中，板的高度一般都直抵桥面； 剪力撑设置在L/4附近的上、下结点之间及跨径端部。 （3）桥面
横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝土空心板 （4）桁架拱与墩（台）的连接
中小跨径：下弦杆与墩台连接：在墩台帽上预留深100mm左右（或与肋高相同）的槽孔，将下弦杆的端头插入，然后四周用砂浆填塞。
跨径较大：宜采用较完善的铰接。 2、刚架拱桥
刚架拱桥是在桁架拱、斜腿刚架等基础上发展起来的另一种新桥型，属于有推力的高次超静定结构，广泛应用。
刚架拱桥的上部由刚架拱片、横向联系和桥面系等部分组成
刚架拱片：刚架拱桥的主要承重结构，一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（主斜撑）、次拱腿（斜撑）等构成。
主梁和主拱腿的交接处称为主节点，次梁和次拱腿的交接处称为次节点。 预制安装：主梁和次梁、斜撑等分别预制，用现浇混凝土接头连接。 横向联系：在刚架拱片的跨中，主、次节点，次梁端部等处设置横系梁。 二、拱上建筑构造
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拱上建筑是，按照拱上建筑不同，可将拱桥分为实腹式和空腹式两种。 （一） 实腹式拱上建筑
一般用于小跨径的拱桥。拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系组成
拱腹填料分为填充式和砌筑式两种 （二）空腹式拱上建筑
大、中跨径的拱桥，以空腹式拱上建筑为宜。具有腹孔和腹孔墩。 1．腹孔
分为拱式拱上建筑和梁式拱上建筑两种。 （1）拱式拱上建筑 （2）梁式拱上建筑
梁式腹孔结构有简支、连续和框架式等多种型式。 2．腹孔墩 （1）横墙式 （2）排架式
钢筋混凝土空腹式拱桥，拱上结构变形，在腹孔墩中产生附加弯矩，从而导致节点附近产生裂缝。为了使拱上结构不参与主拱受力，可以将腹孔墩的上下端设铰，为了简化构造和方便施工，一般高立柱仍可采用固结形式线刚度小），而只将靠近拱顶处的1～2根高度较小的矮立柱上、下端设铰（线刚度大）。 三、其它细部构造
（一） 拱上填料、桥面及人行道
拱上建筑中的填料：扩大汽车荷载作用的面积， 减小汽车荷载对拱圈的冲击。
实腹拱，空腹拱（除无拱上填料的轻型拱桥），填充后，还需设置拱顶填料，然后桥面铺装
主拱圈及腹拱圈的拱顶处，填料厚度（包括路面厚度）均不宜小于300mm， 根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）（以下简称《桥规》（JTGD60-2004））的规定，当拱上填料厚度（包括桥面铺装厚度）等于或大于500mm时，设计计算中不计汽车荷载的冲击力。
（二）伸缩缝与变形缝
拱上建筑与主拱圈的共同作用： 拱上建筑能够提高主拱圈的承载能力
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